JP4479150B2 - Variable focal length lens system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変焦点距離レンズ系に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カメラにおいて被写体像を記録する方法として、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を利用した撮像素子を用いる方法が知られている。この方法による被写体像の記録は、ズームレンズ等の光学系を介して撮像素子面上に被写体像を形成し、該被写体像の光量を光電変換素子によって電気出力に変換して記憶媒体に記録することで行われる。
【0003】
近年の微細加工技術の進歩に伴い、中央演算処理装置(CPU)の高速化や記憶媒体の高集積化が図られている。これにより、これまで取り扱えなかった大容量の画像データを高速に処理できるようになってきている。また、撮像素子においても高集積化や小型化が図られている。この撮像素子の高集積化によってより高い空間周波数の記録が可能となり、撮像素子の小型化によってカメラ全体の小型化を図ることが可能となる。
【0004】
しかしながら、撮像素子の高集積化と小型化により、撮像素子における個々の光電変換素子の受光面積が小さくなる。このため、電気出力が低下し、この低下に伴ってノイズの影響が大きくなってしまう。これを防ぐため、光学系の大口径比化を図ることによって、撮像素子へ到達する光の光量を増大させることが行われている。また、個々の光電変換素子の直前に微小なレンズ素子、いわゆるマイクロレンズアレイを配置することも行われている。
【0005】
光電変換素子の直前に配置されたマイクロレンズアレイは、隣り合う光電変換素子どうしの間へ入射する光束を光電変換素子へ導くことができる。しかしここで、光学系の射出瞳位置が撮像素子に近づく場合、即ち撮像素子に入射する主光線と光軸とのなす角が大きくなる場合、画面周辺部へ向かう軸外光束は光軸に対して大きな角をなし撮像素子へ入射せず、光量不足を招くことになってしまう。したがって、光電変換素子の直前にマイクロレンズアレイを配置することで、上述のように隣り合う光電変換素子どうしの間へ入射する光束を光電変換素子へ導く代わりに、光学系の射出瞳位置に制約を与えることとなってしまう。
【0006】
光電変換素子を利用した撮像素子を用いて被写体像を記録するカメラ、いわゆるデジタルスチルカメラは、現像作業が不要であるため撮影結果を容易に確認できる等、データの取扱いが容易である。しかしこの反面、画質に関して銀塩カメラに劣っていたり、データの処理を行うためのパーソナルコンピュータ等の機器との接続が必要となる。このため、デジタルスチルカメラの普及率は向上していなかった。しかし近年の画質の向上や機器の普及により、デジタルスチルカメラはより一般的に使われるようになってきている。
【0007】
画質の向上を図るためには、上述の撮像素子の高集積化と併せて、光学系の高性能化が必要不可欠である。これに加えて光学系の変倍比を高めることは、撮影者の撮影の自由度を高め、例えば被写体により近づいた撮影が可能となることや、室内等のように被写体の位置が近い場合においても広範囲の撮影が可能となること等の利点がある。
【0008】
光電変換素子を利用した撮像素子を用いて被写体像を記録するカメラに好適なズームレンズとして、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えたズームレンズ、いわゆる正負正正4群タイプのズームレンズであって、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群と第4レンズ群が固定であり、第2レンズ群と第3レンズ群が移動する構成のものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
また、正負正正4群タイプのズームレンズであって、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群、第2レンズ群、および第3レンズ群が可動である構成のものも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
また、正負正正4群タイプのズームレンズであって、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、全てのレンズ群が移動する構成のものも提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−56436号公報
【特許文献2】
特開2001−356269号公報
【特許文献3】
特開2001−188170号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カメラにおける撮像素子の高集積化に伴い、高い空間周波数に対して高いコントラストを実現できる光学系が必要とされている。またこれと同時に、個々の光電変換素子の受光面積が小さくなることにより、十分な光量を個々の光電変換素子に与えるために、大口径比の光学系が必要とされている。この結果、光学系を構成するレンズの枚数がより多くなることや、光学系が大型化すること等の問題が生じることとなる。
またデジタルカメラは、その一般化に伴い使用される場面も広がってきている。このため、デジタルカメラの携帯性の向上、具体的には小型化および軽量化というユーザーのニーズが高まってきている。またこれと同時に、高変倍比化も求められている。
【0011】
斯かる背景の下、上記特許文献1に開示のズームレンズをカメラに適用する場合、可動レンズ群が2つのみであるため、高変倍比を実現するために各レンズ群の移動量を大きくしなければならず、ズームレンズが大型化して携帯性の向上を図るには不向きであるという問題がある。
また、上記特許文献2に開示のズームレンズをカメラに適用する場合、第3レンズ群が大きく、携帯性の向上を図ることが困難であるという問題がある。
また、上記特許文献3に開示のズームレンズをカメラに適用する場合、第3レンズ群が物体側より順に、正レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとから構成されているため、第3レンズ群単独で発生する負の球面収差を補正することが難しく、小型化と両立することが困難であるという問題がある。
【0012】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、小型化と高変倍比化とを図った可変焦点距離レンズ系を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、
物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群とからなり、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が増大するように、前記第1レンズ群が物体側へ移動し、
前記第3レンズ群が物体側へ移動し、
前記第2レンズ群は、物体側より順に、像側に凹面を向けた第1負レンズ成分と、像側に凹面を向けた第2負レンズ成分と、物体側に凸面を向けた正レンズ成分との3つのレンズ成分で構成されており、
開口絞りが前記第3レンズ群の物体側に隣接して配置されており、
前記第3レンズ群は、物体側より順に、正レンズ成分と、負レンズ成分と、正レンズ成分との3つのレンズ成分で構成されており、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系を提供する。
0.5<Da/fw<1.5
1.30≦Δ1/(fw・ft)1/2<2
0.03<D23/|f2|<0.20
但し、
Da:前記第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上距離,
Δ1:広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の前記第1レンズ群の移動量,
fw:広角端状態における前記可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離.
ft:望遠端状態における前記可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離,
D23:前記第2レンズ群における前記第2負レンズ成分と前記正レンズ成分との間隔,
f2 :前記第2レンズ群の焦点距離.
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の可変焦点距離レンズ系は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群との4つのレンズ群で構成されている。そして、レンズ系全体の焦点距離が最も短くなる広角端状態から最も長くなる望遠端状態へレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が変化するように、少なくとも第1レンズ群が物体側へ移動するように構成されている。
【0015】
特に、開口絞りは第3レンズ群の物体側に隣接して配置されており、第3レンズ群は、物体側より順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとの3枚のレンズで構成されている。
以上の構成により、本発明の可変焦点距離レンズ系は、光学性能の向上、小型化、および高変倍比化を実現することができる。したがって、カメラの携帯性の向上と撮像素子の高集積化に伴い可変焦点距離レンズ系に対して求められる小型化と光学性能の向上に対応することができる。
【0016】
本発明の可変焦点距離レンズ系では、広角端状態において第1レンズ群と第2レンズ群とは近接して配置される。これにより、第1レンズ群を通過する軸外光束を光軸に近づけ、軸外収差の発生を抑えることができる。
また、望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大する。これにより、第1レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させ、レンズ位置状態の変化に伴い発生する軸外収差の変動を良好に補正することができる。
【0017】
同時に、広角端状態において第2レンズ群と第3レンズ群とは間隔を広げて配置される。これにより、第2レンズ群を通過する軸外光束と軸上光束との高さの差を大きくし、軸上収差と軸外収差とを独立して補正することができる。
また、望遠端状態へ向かってレンズ位置状態が変化する際に、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が小さくなる。これにより、第2レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させ、レンズ位置状態の変化に伴い発生する軸外収差の変動を補正することができる。
【0018】
つまり、本発明の可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群が物体側へ移動することによって、レンズ全長が変化して、各レンズ群どうしの間隔が積極的に変化する。これにより、レンズ位置状態の変化に伴う諸収差の変動を良好に補正することができる。
【0019】
例えば、上記特許文献3に開示されたズームレンズは、上述のように第3レンズ群が物体側より順に、正レンズと、正レンズと負レンズとの接合負レンズとから構成されている。この正負の屈折力配置は、広角端状態において発生する負の歪曲収差を良好に補正するためのものであるが、第3レンズ群は大きな正の屈折力を有する。このため、斯かる屈折力配置にてレンズ系を構成するためには、正と負との間隔を広げることが必要、すなわち第3レンズ群の厚みを大きくすることが必要となる。さらに上記特許文献3に開示されたズームレンズは、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が大きくなってしまう。このため、レンズ全長の小型化を十分に図ることができない。一方、レンズ全長の小型化を図るために、正の屈折力および負の屈折力を強めると、高い光学性能を実現することが困難となる。
【0020】
以上から、本発明の可変焦点距離レンズ系において、第3レンズ群は、物体側より順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとの3枚のレンズで構成されている。これにより、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔を小さくし、レンズ全長を短縮することができる。また、トリプレット構成であることから高い光学性能を実現することができる。
【0021】
以下、本発明の可変焦点距離レンズ系における各条件式について説明する。
上記条件式(1)は、第3レンズ群のレンズ厚を規定する条件式である。
条件式(1)の上限値を上回ると、第3レンズ群のレンズ厚が大きくなってしまう。したがって、コンパクトにした状態で携帯することができなくなってしまう。一方、下限値を下回ると、第3レンズ群を構成する3つのレンズ成分の屈折力がそれぞれ大きくなるため、特に広角端状態において画面周辺部にて発生するコマ収差を良好に補正することができなくなってしまう。
【0022】
ところで、本発明の可変焦点距離レンズ系では、高変倍比化を図り、かつより高い光学性能を達成するために、広角端状態から望遠端状態へレンズ位置状態が変化する際に、レンズ全長を積極的に変化させ、かつ各レンズ群どうしの間隔を積極的に変化させることが望ましい。
特に、広角端状態では、レンズ全長をできるだけ短縮することにより、第1レンズ群に入射する光束を光軸に近づけて軸外収差の発生を抑えている。また望遠端状態では、第1レンズ群を物体側へ移動させて第1レンズ群と第2レンズ群との間隔を大きくすることにより、第1レンズ群による収斂作用を高めてレンズ全長を短縮している。
また、広角端状態では、第3レンズ群を像面に近づけることにより、第1レンズ群と第2レンズ群による発散作用を弱め、かつこれと同時に第3レンズ群による収斂作用を弱めている。また望遠端状態へレンズ位置状態が変化する際には、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔を大きくするように第3レンズ群を物体側へ移動させることにより、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差を良好に補正している。
【0023】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
(2)1<Δ1/(fw・ft)1/2<2
但し、
Δ1:広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の第1レンズ群の移動量,
ft:望遠端状態における可変焦点距離レンズ系の焦点距離.
【0024】
条件式(2)は、第1レンズ群の移動量を規定する条件式である。
条件式(2)の上限値を上回ると、望遠端状態において第1レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまう。これにより、レンズ径の大型化を引き起こすばかりでなく、画面周縁部においてコマ収差が多大に発生してしまう。
条件式(2)の下限値を下回ると、第1レンズ群と第2レンズ群の屈折力が大きくなる。このため、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正することが困難となってしまう。
【0025】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、小型化と高性能化とをより効率的に図るために、第2レンズ群は、物体側より順に、像側に凹面を向けた第1負レンズ成分と、像側に凹面を向けた第2負レンズ成分と、物体側に凸面を向けた正レンズ成分との3つのレンズ成分で構成されており、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3)0.03<D23/|f2|<0.20
但し、
D23:第2レンズ群における第2負レンズ成分と正レンズ成分との間隔,
f2 :第2レンズ群の焦点距離.
【0026】
本発明の可変焦点距離レンズ系において、第2レンズ群は、唯一の負レンズ群でありその屈折力が大きくなるため、第2レンズ群で発生する諸収差を良好に補正する必要がある。また、第2レンズ群のレンズ厚が大きくなると、レンズ系を小型にしてカメラ内に格納し携帯することができなくなってしまう。またこれと同時に、第1レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れるため、第1レンズ群のレンズ径が大きくなり、鏡筒の径が大型化してしまう。
【0027】
以上から、本発明の可変焦点距離レンズ系は、第2レンズ群を、物体側より順に、像側に凹面を向けた第1負レンズ成分と、像側に凹面を向けた第2負レンズ成分と、物体側に凸面を向けた正レンズ成分との3つのレンズ成分で構成し、さらに第2負レンズ成分と正レンズ成分とをダブレット構成としている。この構成により、第2レンズ群において発生する正の球面収差を良好に補正し、さらに第2負レンズ成分の物体側に配置された第1負レンズ成分によって軸外収差を補正することができる。
また、開口絞りが第2レンズ群よりも像側に配置されているため、開口絞りから離れて位置する第1負レンズ成分が軸外収差を補正し、開口絞り付近に位置する第2負レンズ成分と正レンズ成分とが軸上収差を補正することができる。
【0028】
上述のように第2レンズ群の屈折力が大きいことから、正の球面収差を良好に補正するため、第2負レンズ成分と正レンズ成分との間隔を適切に設定することが望ましい。このため、本発明の可変焦点距離レンズ系は、上記条件式(3)を満足することが望ましい。
条件式(3)は、第2レンズ群における第2負レンズ成分と正レンズ成分との間隔を適切に規定するための条件式である。
条件式(3)の上限値を上回ると、第1レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れる。このため、広角端状態において画面周縁部で発生するコマ収差を良好に補正することができず、また、鏡筒の径の大型化を招くこととなってしまう。一方、条件式(3)の下限値を下回ると、第2レンズ群における第2負レンズ成分と正レンズ成分の屈折力が大きくなる。このため、製造時に発生する微小な偏心によっても性能が極端に劣化してしまうこととなる。
【0029】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、レンズ系を薄型化するため、第1レンズ群が、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと正レンズとの接合レンズで構成されていることが望ましい。さらに、広角端状態において画角の変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正するため、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
(4)D1/R1<(fw2/(fw2+ymax 2))1/2
但し、
D1:広角端状態における第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から開口絞りまでの距離,
R1:第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径,
max:最大像高.
【0030】
条件式(4)は、第1レンズ群に入射する軸外光束の入射角を規定するための条件式である。条件式(4)中のfw2/(fw2+ymax 2)は、広角端状態における半画角に関係するものである。一般的に用いられる正射影方式では、像高をy、焦点距離をf、半画角をθとそれぞれするとき、y=f・tanθを基準として用いる。したがって、半画角θが0乃至90度であれば、cosθはcosθ=(f2/(f2+y2))1/2で表される。即ち、広角端状態での半画角の余弦が条件式(4)の右辺となる。
【0031】
条件式(4)の左辺D1/R1が上限値を上回ると、広角端状態において画面周縁部に向かう軸外光束が、第1レンズ群の最も物体側のレンズ面において光軸から離れる方向へ屈折される傾向になる。この第1レンズ群の最も物体側のレンズ面は本来凸面であるため、画面中心部では入射光束が光軸に近づく方向に屈折される。しかし、画角の変化にしたがって屈折作用が弱まり、周縁部では逆に光軸から離れる方向に屈折されてしまう。これにより、高次の像面湾曲が発生しやすくなってしまう。特に、画角の大きい広角端状態では像面湾曲が発生しやすいため、より高性能化を図るためには広角端状態において第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から開口絞りまでの間隔と、第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径とを適切に設定することが肝要となる。
【0032】
本発明の可変焦点距離レンズ系は、非球面レンズを用いることによって、より高い光学性能を実現することができる。特に、第2レンズ群における第1負レンズ成分を非球面レンズとして構成することにより、広角端状態において発生する軸外収差をより良く補正することが可能である。また、第3レンズ群に非球面レンズを導入することにより、広角端状態において画面周縁部で発生するコマ収差を良好に補正することが可能である。さらに、好ましくは複数の非球面を1つの光学系に用いることでより高い光学性能を実現することができる。
【0033】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、小型化を達成するためにレンズ枚数を極力少なくしている。しかし、例えば第3レンズ群を構成する3つのレンズ成分のうちの少なくとも1つのレンズ成分を接合レンズとすることによって、より高い光学性能を実現することができる。また、第2レンズ群を構成するレンズ成分のうちの少なくとも1つのレンズ成分を接合レンズとすることによって、より高い光学性能を実現することができる。
【0034】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、該レンズ系を構成するレンズ群のうちの1つのレンズ群全体、またはレンズ群中の一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向にシフトさせることによって、像をシフトさせることが可能である。これにより、本発明の可変焦点距離レンズ系は、カメラのブレを検出するためのブレ検出系と、上記1つのレンズ群全体、またはレンズ群中の一部のレンズをシフトさせるための駆動系と、ブレ検出系で検出されたブレを補正するように駆動系を制御するための制御系と組み合わせることで、防振光学系として機能させることができる。
【0035】
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、近距離合焦時に第2レンズ群乃至第4レンズ群を光軸方向に移動させることが、諸収差の変動を抑えることに適している。特に、以下の実施例において第4レンズ群は、1枚の正レンズで構成されているが、近距離合焦時に発生する軸外収差の変動をより良く補正するために、接合レンズで構成することも可能である。
また、本発明の可変焦点距離レンズ系は、該レンズ系の像側にモアレ縞の発生を防ぐため、ローパスフィルタを配置することや、受光素子の周波数特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも可能である。
さらに、本発明の可変焦点距離レンズ系(変倍光学系)は、焦点距離状態が連続的に存在しない、いわゆるバリフォーカルズームレンズに適用することもできる。
【0036】
【実施例】
以下、本発明の各実施例に係るズームレンズを添付図面に基づいて説明する。
各実施例において、非球面の形状は以下の非球面式で表される。尚、yは光軸からの高さ、xはサグ量、cは基準曲率(近軸曲率)、κは円錐定数、C4,C6,C8,C10は各々4,6,8,10次の非球面係数とする。
【0037】
【数1】
x=cy2/{1+(1−κc221/2
+C44+C66+C88+C1010
【0038】
図1は、本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系の屈折力配分を示す図であり、Wは広角端状態、Tは望遠端状態を示す。
本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成されている。そして、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔が増大するように、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3とが物体側へ移動する。このとき第2レンズ群は、像側へ移動するか、または一旦像側へ移動した後に物体側へ移動する。また第4レンズ群は、固定であるか、または一旦物体側へ移動した後に像側へ移動する。
【0039】
(第1実施例)
図2は、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と物体側に凸面を向けた正レンズL12との接合レンズで構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側より順に、像側に凹面を向けた負レンズL21と、像側に凹面を向けた負レンズL22と、物体側に凸面を向けた正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側より順に、両凸形状の正レンズL31と、像側に凹面を向けた負レンズL32と、像側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正レンズL41で構成されている。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側に配置されており、レンズ位置状態が変化する際に第3レンズ群G3と共に移動する。
【0040】
以下の表1に、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
(全体諸元)において、fは焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角の最大値(単位:度)をそれぞれ示す。
(レンズデータ)において、面は物体側からのレンズ面の順序、間隔はレンズ面の間隔をそれぞれ示す。また、屈折率はd線(λ=587.6nm)に対する値である。さらに、曲率半径0.0000は平面を示し、Bfはバックフォーカスを示す。
【0041】
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離f、曲率半径、間隔、その他長さの単位は一般に「mm」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
尚、以下の全実施例の諸元値において、本実施例と同様の符号を用いる。
【0042】
(表1)
(全体諸元)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.39 〜 14.40 〜 27.16
FNO 2.88 〜 4.07 〜 4.57
2ω 75.21 〜 35.49 〜 19.12°
(レンズデータ)
面 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数
1 40.2543 0.900 1.84666 23.78
2 26.0490 2.800 1.75500 52.32
3 -1909.4996 (D3) 1.0
4 37.9055 1.000 1.79450 45.40
5 7.0398 2.450 1.0
6 -61.1984 0.700 1.77250 49.61
7 10.3694 1.200 1.0
8 11.9637 1.800 1.84666 23.78
9 134.7168 (D9) 1.0
10 0.0000 2.000 1.0 (開口絞り)
11 5.3928 2.250 1.72916 54.66
12 -42.5477 0.800 1.0
13 -16.5589 0.650 1.80809 22.76
14 13.3606 0.450 1.0
15 -12.4508 0.900 1.79450 45.40
16 -11.0987 (D16) 1.0
17 12.3487 2.300 1.49700 81.61
18 -9944.9996 (Bf) 1.0
(非球面係数)
第5レンズ面と第15レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
[第5面]
κ=-2.5765 C4 =+1.1581×10 3 6 =-9.5500×10 6
8 =+2.2307×10 8 10=+4.0283×10 9
[第15面]
κ= 8.1170 C4 =+7.3841×10 4 6 =+3.9143×10 4
8 =-1.0685×10 5 10=-3.0515×10 8
[第16面]
κ=-9.0000 C4 =+7.9978×10 4 6 =+4.2205×10 4
8 =-1.0964×10 5 10=+1.0713×10 6
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.3854 14.3998 27.1599
D3 0.7000 10.3807 17.4976
D9 12.6680 3.6276 0.5852
D16 6.2413 11.1178 21.0512
BF 6.0304 7.7015 6.0299
(条件式対応値)
f2 = -9.6564
(1)Da/fw = 0.79
(2)Δ1/(fw・ft)1/2= 1.48
(3)D23/|f2|= 0.12
(4)D1/R1 = 0.60
(fw /(fw +y max )) 1/2 = 0.81
【0043】
図3(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=6.39)、中間焦点距離状態(f=14.40)、望遠端状態(f=27.16)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【0044】
各収差図において、FNOはFナンバー、Aは半画角をそれぞれ示す。また、Yは像高を示し、非点収差図及び歪曲収差図においてはその最大値を示す。
球面収差図において、FNOは最大口径に対応するFナンバーの値を示し、実線は球面収差、点線はサイン・コンディションをそれぞれ示す。
非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。
コマ収差図は、像高Y=0,2.35,3.29,4.00,4.7でのコマ収差をそれぞれ表している。
尚、以下に示す各実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
【0045】
各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0046】
(第2実施例)
図4は、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と物体側に凸面を向けた正レンズL12との接合レンズで構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側より順に、像側に凹面を向けた負レンズL21と、像側に凹面を向けた負レンズL22と、物体側に凸面を向けた正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側より順に、両凸形状の正レンズL31と、像側に凹面を向けた負レンズL32と、像側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正レンズL41で構成されている。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側に配置されており、レンズ位置状態が変化する際に第3レンズ群G3と共に移動する。
以下の表2に、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0047】
(表2)
(全体諸元)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.70 〜 14.60 〜 27.13
FNO 2.88 〜 3.84 〜 4.78
2ω 72.72 〜 35.08 〜 19.27°
(レンズデータ)
面 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数
1 38.2542 0.900 1.84666 23.78
2 26.4710 2.500 1.77250 49.61
3 155.9562 (D3) 1.0
4 36.3311 1.000 1.79450 45.40
5 7.7749 2.650 1.0
6 -76.4394 0.700 1.75500 52.32
7 12.5365 1.650 1.0
8 14.2461 1.800 1.84666 23.78
9 101.9364 (D9) 1.0
10 0.0000 1.700 1.0 (開口絞り)
11 5.9506 2.150 1.72916 54.66
12 -121.3146 1.000 1.0
13 -25.5408 0.650 1.80809 22.76
14 11.8809 0.500 1.0
15 -19.0549 0.900 1.69350 53.22
16 -11.2921 (D16) 1.0
17 23.5288 1.350 1.75500 52.32
18 0.0000 (Bf) 1.0
(非球面係数)
第5レンズ面と第15レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
[第5面]
κ=-3.3630 C4 =+1.0617×10 3 6 =-1.6626×10 5
8 =+3.2651×10 7 10=-2.2032×10 9
[第15面]
κ=11.0000 C4 =-3.1648×10 4 6 =+1.0222×10 4
8 =+1.7755×10 5 10=-9.2894×10 7
[第16面]
κ=-1.4398 C4 =+5.8112×10 4 6 =+1.2537×10 4
8 =+1.3154×10 5 10=-1.7033×10 7
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.6999 14.5999 27.1315
D3 0.7000 11.3350 21.4250
D9 16.0590 5.7222 0.9432
D16 8.0203 14.0854 20.0819
BF 6.0303 6.0303 6.0300
(条件式対応値)
f2 = -11.2610
(1)Da/fw = 0.78
(2)Δ1/(fw・ft)1/2 = 1.31
(3)D23/|f2| = 0.15
(4)D1/R1 = 0.73
(fw /(fw +y max )) 1/2 = 0.82
【0048】
図5(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=6.70)、中間焦点距離状態(f=14.60)、望遠端状態(f=27.13)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0049】
(第3実施例)
図6は、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と物体側に凸面を向けた正レンズL12との接合レンズで構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側より順に、像側に凹面を向けた負レンズL21と、像側に凹面を向けた負レンズL22と、物体側に凸面を向けた正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側より順に、両凸形状の正レンズL31と、像側に凹面を向けた負レンズL32と、像側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正レンズL41で構成されている。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側に配置されており、レンズ位置状態が変化する際に第3レンズ群G3と共に移動する。
以下の表3に、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0050】
(表3)
(全体諸元)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
7.2015.00 〜 27.13
FNO 2.88 〜 3.60 〜 4.70
2ω 68.77 〜 34.24 〜 19.13°
(レンズデータ)
面 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数
1 39.0896 0.900 1.84666 23.78
2 26.1740 2.400 1.75500 52.32
3 847.0754 (D3) 1.0
4 29.8433 1.000 1.79450 45.40
5 6.2925 2.350 1.0
6 -26.6454 0.700 1.77250 49.61
7 17.2580 0.750 1.0
8 13.0478 1.700 1.84666 23.78
9 7831.4595 (D9) 1.0
10 0.0000 1.700 1.0 (開口絞り)
11 5.3972 2.250 1.75500 52.32
12 -53.8427 0.450 1.0
13 -42.8393 0.650 1.80809 22.76
14 8.9800 0.550 1.0
15 -17.4827 0.900 1.79450 45.40
16 -14.0668 (D16) 1.0
17 16.6627 1.700 1.60300 65.47
18 -9944.9996 (Bf) 1.0
(非球面係数)
第5レンズ面と第15レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
[第5面]
κ=-2.1043 C4 =+1.4570×10 3 6 =-8.7419×10 6
8 =+4.6555×10 8 10=+9.7870×10 9
[第15面]
κ= 4.5475 C4 =-5.7196×10 4 6 =+1.7009×10 4
8 =+1.6752×10 5 10=-1.2084×10 6
[第16面]
κ=-8.0776 C4 =+5.4710×10 4 6 =+2.2019×10 4
8 =+1.1611×10 5 10=+1.1219×10 7
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 7.2028 14.9999 27.1330
D3 0.7000 10.2814 17.8673
D9 11.8980 3.6587 0.8000
D16 7.6709 11.1235 19.7736
BF 6.0304 7.0303 6.0302
(条件式対応値)
f2 = -10.1618
(1)Da/fw = 0.67
(2)Δ1/(fw・ft)1/2= 1.30
(3)D23/|f2| = 0.07
(4)D1/R1 = 0.57
(fw /(fw +y max )) 1/2 = 0.84
【0051】
図7(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.20)、中間焦点距離状態(f=15.00)、望遠端状態(f=27.13)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0052】
(第4実施例)
図8は、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL11と物体側に凸面を向けた正レンズL12との接合レンズで構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側より順に、像側に凹面を向けた負レンズL21と、像側に凹面を向けた負レンズL22と、物体側に凸面を向けた正レンズL23とから構成されている。
第3レンズ群G3は、物体側より順に、両凸形状の正レンズL31と、像側に凹面を向けた負レンズL32と、像側に凸面を向けた正レンズL33とから構成されている。
第4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正レンズL41で構成されている。
本実施例に係る可変焦点距離レンズ系において、ガラスブロックBが第4レンズ群G4と像面Iとの間に配置されており、このガラスブロックBは像面Iに配設された固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのフィルタ、即ちローパスフィルタと、固体撮像素子を保護するカバー硝子の機能を有する。また、開口絞りSは、第3レンズ群G3の物体側に配置されており、レンズ位置状態が変化する際に第3レンズ群G3と共に移動する。
以下の表4に、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【0053】
(表4)
(全体諸元)
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
6.4515.0024.30
FNO 2.88 〜 3.75 〜 4.50
2ω 74.84 〜 34.56 〜 21.72°
(レンズデータ)
面 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数
1 35.5670 0.900 1.84666 23.78
2 25.2949 3.000 1.81600 46.63
3 81.7907 (D3) 1.0
4 55.7736 0.950 1.69350 53.22
5 9.0909 4.000 1.0
6 -17.9746 0.800 1.65160 58.54
7 11.2326 1.650 1.0
8 16.8117 2.600 1.80610 33.27
9 -58.3068 (D9) 1.0
10 0.0000 0.500 1.0 (開口絞り)
11 5.6321 2.700 1.49700 81.61
12 -25.0030 1.700 1.0
13 -10.2813 0.800 1.84666 23.83
14 -38.8327 0.650 1.0
15 -6.3119 1.150 1.58913 61.18
16 -6.0000 (D16) 1.0
17 25.0008 1.500 1.60300 65.47
18 0.0000 (D18) 1.0
19 0.0000 3.260 1.51633 64.14 (ガラスブロック)
20 0.0000 (Bf) 1.0
(非球面係数)
第4レンズ面と第15レンズ面と第16レンズ面とは非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
[第4面]
κ=11.0000 C4 =+8.6165×10 5 6 =-5.7772×10 7
8 =+4.8229×10 9 10=+1.9002×10 12
[第15面]
κ= 2.5931 C4 =-4.2473×10 4 6 =+8.0084×10 5
8 =+2.0467×10 5 10=-5.5844×10 7
[第16面]
κ= 1.0000 C4 =+2.4812×10 4 6 =+8.0084×10 5
8 =+1.4345×10 5 10=-3.5453×10 7
(可変間隔データ)
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 6.4500 15.0000 24.2971
D3 0.7000 13.6869 20.2971
D9 21.5550 7.2060 1.9990
D16 8.5440 14.5889 19.8175
D18 1.0000 1.0000 1.0000
BF 2.4410 2.4410 2.4410
(条件式対応値)
f2 = -12.086
(1)Da/fw = 1.09
(2)Δ1/(fw・ft)1/20.90
(3)D23/|f2| = 0.14
(4)D1/R1 = 1.02
(fw /(fw +y max )) 1/2 = 0.81
【0054】
図9(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=6.50)、中間焦点距離状態(f=15.00)、望遠端状態(f=24.30)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。各諸収差図より本実施例に係る可変焦点距離レンズ系は、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有することがわかる。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、小型化と高変倍比化とを図った可変焦点距離レンズ系を提供することができる。また、広角端状態におけるレンズ全長が比較的短く、レンズ全長の変化が少ない可変焦点距離レンズ系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系の屈折力配分を示す図である。
【図2】本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
【図3】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第1実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=6.39)、中間焦点距離状態(f=14.40)、望遠端状態(f=27.16)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図4】本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
【図5】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第2実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=6.70)、中間焦点距離状態(f=14.60)、望遠端状態(f=27.13)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図6】本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
【図7】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第3実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=7.20)、中間焦点距離状態(f=15.00)、望遠端状態(f=27.13)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【図8】本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。
【図9】(a),(b),(c)はそれぞれ、本発明の第4実施例に係る可変焦点距離レンズ系の広角端状態(f=6.50)、中間焦点距離状態(f=15.00)、望遠端状態(f=24.30)における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
S 開口絞り
I 像面
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable focal length lens system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for recording a subject image in a camera, a method using an imaging device using a photoelectric conversion device such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) is known. In recording the subject image by this method, a subject image is formed on the surface of the image sensor via an optical system such as a zoom lens, and the amount of light of the subject image is converted into an electrical output by a photoelectric conversion element and recorded on a storage medium. Is done.
[0003]
With recent advances in microfabrication technology, the speed of a central processing unit (CPU) and the high integration of storage media have been achieved. As a result, large-capacity image data that could not be handled up to now can be processed at high speed. In addition, high integration and downsizing of the image sensor are also achieved. High integration of the image sensor enables recording at a higher spatial frequency, and downsizing of the image sensor enables downsizing of the entire camera.
[0004]
However, due to the high integration and miniaturization of the image sensor, the light receiving area of each photoelectric conversion element in the image sensor is reduced. For this reason, an electrical output falls and the influence of noise will become large with this fall. In order to prevent this, the amount of light reaching the image sensor is increased by increasing the aperture ratio of the optical system. In addition, a minute lens element, that is, a so-called microlens array is disposed immediately before each photoelectric conversion element.
[0005]
The microlens array arranged immediately before the photoelectric conversion element can guide the light beam incident between the adjacent photoelectric conversion elements to the photoelectric conversion element. However, when the exit pupil position of the optical system approaches the image sensor, that is, when the angle formed by the principal ray incident on the image sensor and the optical axis becomes large, the off-axis light flux toward the screen peripheral part is relative to the optical axis. In this case, the light does not enter the image sensor and the light quantity is insufficient. Therefore, by placing the microlens array immediately in front of the photoelectric conversion element, it is possible to restrict the exit pupil position of the optical system instead of guiding the light beam incident between adjacent photoelectric conversion elements to the photoelectric conversion element as described above. Will be given.
[0006]
A camera that records an image of an object using an image pickup device that uses a photoelectric conversion element, that is, a so-called digital still camera, does not require development work, and thus can easily check the photographing result, and can handle data easily. However, on the other hand, the image quality is inferior to that of a silver salt camera, and connection to a device such as a personal computer for data processing is required. For this reason, the penetration rate of digital still cameras has not improved. However, with the recent improvement in image quality and the spread of equipment, digital still cameras have become more commonly used.
[0007]
In order to improve the image quality, it is indispensable to improve the performance of the optical system in addition to the high integration of the image sensor described above. In addition to this, increasing the zoom ratio of the optical system increases the degree of freedom of shooting by the photographer. For example, when shooting closer to the subject is possible, or when the subject is close, such as indoors However, there is an advantage that a wide range of photographing is possible.
[0008]
As a zoom lens suitable for a camera that records an object image using an imaging device using a photoelectric conversion element, a first lens group having a positive refractive power and a second lens having a negative refractive power in order from the object side. A zoom lens comprising a group, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power, a zoom lens of a so-called positive / negative positive / negative 4 group type, from the wide-angle end state There has been proposed a configuration in which the first lens group and the fourth lens group are fixed and the second lens group and the third lens group move when the lens position state changes to the telephoto end state (for example, (See Patent Document 1).
Further, the zoom lens is a positive / negative positive / positive four-group type, and the first lens group, the second lens group, and the third lens group are movable when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state. Some configurations have also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
Further, a positive, negative, positive, and positive four-group type zoom lens having a configuration in which all the lens groups move when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state has been proposed (for example, (See Patent Document 3).
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-56436 A
[Patent Document 2]
JP 2001-356269 A
[Patent Document 3]
JP 2001-188170 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, along with the high integration of image sensors in cameras, there is a need for an optical system that can realize a high contrast with a high spatial frequency. At the same time, an optical system having a large aperture ratio is required to give a sufficient amount of light to each photoelectric conversion element by reducing the light receiving area of each photoelectric conversion element. As a result, problems such as an increase in the number of lenses constituting the optical system and an increase in the size of the optical system occur.
In addition, digital cameras are being used more and more widely. For this reason, there is an increasing need for users to improve the portability of digital cameras, specifically to reduce the size and weight. At the same time, a high zoom ratio is also required.
[0011]
Under such a background, when the zoom lens disclosed in Patent Document 1 is applied to a camera, since there are only two movable lens groups, the amount of movement of each lens group is increased in order to achieve a high zoom ratio. Therefore, there is a problem that the zoom lens is unsuitable for increasing the size and improving the portability.
Further, when the zoom lens disclosed in Patent Document 2 is applied to a camera, there is a problem that the third lens group is large and it is difficult to improve portability.
In addition, when the zoom lens disclosed in Patent Document 3 is applied to a camera, the third lens group includes, in order from the object side, a positive lens and a cemented lens of a positive lens and a negative lens. There is a problem that it is difficult to correct the negative spherical aberration generated by the three lens units alone, and it is difficult to achieve a reduction in size.
[0012]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a variable focal length lens system that is miniaturized and has a high zoom ratio.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention
  In order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens having a positive refractive power A group of
  When the lens position state changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, the distance between the first lens group and the second lens group increases, and the distance between the second lens group and the third lens group increases. The first lens group moves toward the object side so that the distance between the third lens group and the fourth lens group increases and decreases.
  The third lens group moves toward the object side;
The second lens group includes, in order from the object side, a first negative lens component having a concave surface facing the image side, a second negative lens component having a concave surface facing the image side, and a positive lens component having a convex surface facing the object side Is composed of three lens components,
  An aperture stop is disposed adjacent to the object side of the third lens group;
  The third lens group includes three lens components in order from the object side: a positive lens component, a negative lens component, and a positive lens component;
  Provided is a variable focal length lens system that satisfies the following conditional expression.
0.5 <Da / fw <1.5
1.30 ≦ Δ1 / (fw · ft)1/2<2
0.03 <D23 / | f2 | <0.20
  However,
Da: distance on the optical axis from the most object side lens surface to the most image side lens surface in the third lens group,
Δ1: A movement amount of the first lens unit when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state,
fw: focal length of the entire variable focal length lens system in the wide-angle end state.
ft: focal length of the entire variable focal length lens system in the telephoto end state,
D23: an interval between the second negative lens component and the positive lens component in the second lens group,
f2: focal length of the second lens group.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The variable focal length lens system of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. , And a fourth lens group having a positive refractive power. Then, when the lens position changes from the wide-angle end state where the focal length of the entire lens system becomes the shortest to the telephoto end state where the focal length becomes the longest, the distance between the first lens group and the second lens group increases, At least the first lens group is moved to the object side so that the distance between the lens group and the third lens group decreases and the distance between the third lens group and the fourth lens group changes.
[0015]
In particular, the aperture stop is disposed adjacent to the object side of the third lens group, and the third lens group is composed of three lenses of a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the object side. Has been.
With the configuration described above, the variable focal length lens system of the present invention can achieve improved optical performance, downsizing, and a high zoom ratio. Therefore, it is possible to cope with the downsizing and optical performance improvement required for the variable focal length lens system with the improvement of the portability of the camera and the high integration of the imaging device.
[0016]
In the variable focal length lens system of the present invention, the first lens group and the second lens group are disposed close to each other in the wide-angle end state. Thereby, the off-axis light beam passing through the first lens group can be brought close to the optical axis, and the occurrence of off-axis aberration can be suppressed.
Further, when the lens position state changes toward the telephoto end state, the distance between the first lens group and the second lens group increases. Accordingly, it is possible to positively change the height of the off-axis light beam that passes through the first lens group, and to appropriately correct the fluctuation of off-axis aberration that occurs due to the change in the lens position state.
[0017]
At the same time, in the wide-angle end state, the second lens group and the third lens group are arranged with an increased interval. Thereby, the difference in height between the off-axis light beam passing through the second lens group and the on-axis light beam can be increased, and the on-axis aberration and the off-axis aberration can be corrected independently.
Further, when the lens position state changes toward the telephoto end state, the distance between the second lens group and the third lens group becomes small. Accordingly, it is possible to positively change the height of the off-axis light beam passing through the second lens group, and to correct the fluctuation of off-axis aberration caused by the change in the lens position state.
[0018]
That is, in the variable focal length lens system of the present invention, when the lens position state changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, the first lens unit moves toward the object side, so that the total lens length changes, The distance between the lens groups changes positively. This makes it possible to satisfactorily correct variations in various aberrations accompanying changes in the lens position state.
[0019]
For example, in the zoom lens disclosed in Patent Document 3, the third lens group is composed of a positive lens and a cemented negative lens composed of a positive lens and a negative lens in order from the object side as described above. This positive / negative refractive power arrangement is intended to satisfactorily correct negative distortion occurring in the wide-angle end state, but the third lens group has a large positive refractive power. For this reason, in order to configure a lens system with such a refractive power arrangement, it is necessary to widen the distance between positive and negative, that is, to increase the thickness of the third lens group. Further, in the zoom lens disclosed in Patent Document 3, the distance between the third lens group and the fourth lens group becomes large. For this reason, it is impossible to sufficiently reduce the overall length of the lens. On the other hand, if the positive refractive power and the negative refractive power are increased in order to reduce the overall length of the lens, it becomes difficult to achieve high optical performance.
[0020]
From the above, in the variable focal length lens system of the present invention, the third lens group is composed of three lenses of a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the object side. Thereby, the space | interval of a 3rd lens group and a 4th lens group can be made small, and a lens full length can be shortened. Moreover, since it is a triplet structure, high optical performance can be realized.
[0021]
Hereinafter, each conditional expression in the variable focal length lens system of the present invention will be described.
The conditional expression (1) is a conditional expression that defines the lens thickness of the third lens group.
If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the lens thickness of the third lens group will increase. Therefore, it cannot be carried in a compact state. On the other hand, when the value is below the lower limit, the refractive powers of the three lens components constituting the third lens group are increased, so that the coma generated in the peripheral portion of the screen can be corrected well particularly in the wide-angle end state. It will disappear.
[0022]
By the way, in the variable focal length lens system of the present invention, when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state in order to achieve a high zoom ratio and achieve higher optical performance, It is desirable to positively change the distance and positively change the interval between the lens groups.
In particular, in the wide-angle end state, by reducing the total lens length as much as possible, the light beam incident on the first lens group is brought close to the optical axis to suppress the occurrence of off-axis aberrations. In the telephoto end state, the first lens group is moved to the object side to increase the distance between the first lens group and the second lens group, thereby increasing the convergence effect of the first lens group and reducing the total lens length. ing.
In the wide-angle end state, by bringing the third lens group closer to the image plane, the diverging action by the first lens group and the second lens group is weakened, and at the same time, the converging action by the third lens group is weakened. When the lens position state changes to the telephoto end state, the lens position state changes by moving the third lens group to the object side so as to increase the distance between the third lens group and the fourth lens group. The off-axis aberration that occurs with this is corrected well.
[0023]
Moreover, it is desirable that the variable focal length lens system of the present invention satisfies the following conditional expression (2).
(2) 1 <Δ1 / (fw · ft)1/2<2
However,
Δ1: Amount of movement of the first lens unit when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state,
ft: Focal length of the variable focal length lens system in the telephoto end state.
[0024]
Conditional expression (2) is a conditional expression that defines the amount of movement of the first lens group.
If the upper limit value of conditional expression (2) is exceeded, the off-axis light beam passing through the first lens group in the telephoto end state will be greatly separated from the optical axis. This not only causes an increase in the lens diameter but also causes a large amount of coma at the periphery of the screen.
If the lower limit of conditional expression (2) is not reached, the refractive powers of the first lens group and the second lens group will increase. For this reason, it becomes difficult to satisfactorily correct the fluctuation of the off-axis aberration that occurs with the change of the lens position state.
[0025]
In the variable focal length lens system of the present invention, the second lens group includes a first negative lens having a concave surface directed toward the image side in order from the object side in order to more efficiently achieve downsizing and higher performance. It consists of three lens components: a component, a second negative lens component with a concave surface facing the image side, and a positive lens component with a convex surface facing the object side, and satisfies the following conditional expression (3) Is desirable.
(3) 0.03 <D23 / | f2 | <0.20
However,
D23: an interval between the second negative lens component and the positive lens component in the second lens group,
f2: focal length of the second lens group.
[0026]
In the variable focal length lens system of the present invention, since the second lens group is the only negative lens group and its refractive power increases, it is necessary to satisfactorily correct various aberrations generated in the second lens group. Further, when the lens thickness of the second lens group is increased, the lens system is reduced in size and cannot be stored and carried in the camera. At the same time, since the off-axis light beam passing through the first lens group is separated from the optical axis, the lens diameter of the first lens group increases and the diameter of the lens barrel increases.
[0027]
From the above, in the variable focal length lens system according to the present invention, the second lens group includes, in order from the object side, the first negative lens component with the concave surface facing the image side and the second negative lens component with the concave surface facing the image side. And a positive lens component having a convex surface facing the object side, and a second negative lens component and a positive lens component have a doublet configuration. With this configuration, it is possible to satisfactorily correct positive spherical aberration that occurs in the second lens group, and to correct off-axis aberration by the first negative lens component disposed on the object side of the second negative lens component.
In addition, since the aperture stop is disposed on the image side with respect to the second lens group, the first negative lens component positioned away from the aperture stop corrects off-axis aberration, and the second negative lens positioned near the aperture stop The component and the positive lens component can correct the axial aberration.
[0028]
Since the refractive power of the second lens group is large as described above, it is desirable to appropriately set the interval between the second negative lens component and the positive lens component in order to satisfactorily correct positive spherical aberration. For this reason, it is desirable that the variable focal length lens system of the present invention satisfies the conditional expression (3).
Conditional expression (3) is a conditional expression for appropriately defining the interval between the second negative lens component and the positive lens component in the second lens group.
When the upper limit value of conditional expression (3) is exceeded, the off-axis light beam that passes through the first lens group is separated from the optical axis. For this reason, the coma generated at the peripheral edge of the screen in the wide-angle end state cannot be corrected well, and the diameter of the lens barrel is increased. On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (3) is not reached, the refractive powers of the second negative lens component and the positive lens component in the second lens group will increase. For this reason, the performance is extremely deteriorated even by a minute eccentricity generated during manufacturing.
[0029]
In the variable focal length lens system of the present invention, in order to reduce the thickness of the lens system, the first lens group may be composed of a cemented lens of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side and a positive lens. desirable. Furthermore, it is desirable to satisfy the following conditional expression (4) in order to satisfactorily correct the fluctuation of coma accompanying the change in the angle of view in the wide-angle end state.
(4) D1 / R1 <(fw2/ (Fw2+ Ymax 2))1/2
However,
D1: distance from the lens surface closest to the object side of the first lens unit to the aperture stop in the wide-angle end state;
R1: radius of curvature of the lens surface closest to the object side of the first lens group,
ymax: Maximum image height.
[0030]
Conditional expression (4) is a conditional expression for defining the incident angle of the off-axis light beam incident on the first lens group. Fw in conditional expression (4)2/ (Fw2+ Ymax 2) Relates to the half angle of view in the wide-angle end state. In a generally used orthogonal projection method, y = f · tan θ is used as a reference when the image height is y, the focal length is f, and the half angle of view is θ. Therefore, if the half angle of view θ is 0 to 90 degrees, cos θ is equal to cos θ = (f2/ (F2+ Y2))1/2It is represented by That is, the cosine of the half angle of view in the wide-angle end state is the right side of the conditional expression (4).
[0031]
When the left side D1 / R1 of the conditional expression (4) exceeds the upper limit value, the off-axis light beam toward the screen peripheral edge in the wide-angle end state is refracted in the direction away from the optical axis on the lens surface closest to the object side of the first lens group. Tend to be. Since the lens surface closest to the object side of the first lens group is originally a convex surface, the incident light beam is refracted in the direction approaching the optical axis at the center of the screen. However, as the angle of view changes, the refracting action weakens, and the edge portion is refracted in the direction away from the optical axis. As a result, higher-order field curvature tends to occur. In particular, since the field curvature is likely to occur in the wide-angle end state where the angle of view is large, in order to achieve higher performance, the distance from the lens surface closest to the object side of the first lens group to the aperture stop in the wide-angle end state It is important to appropriately set the radius of curvature of the lens surface closest to the object in the first lens group.
[0032]
The variable focal length lens system of the present invention can achieve higher optical performance by using an aspheric lens. In particular, by configuring the first negative lens component in the second lens group as an aspheric lens, it is possible to better correct off-axis aberrations that occur in the wide-angle end state. Further, by introducing an aspherical lens into the third lens group, it is possible to satisfactorily correct coma generated at the peripheral edge of the screen in the wide-angle end state. Furthermore, it is possible to realize higher optical performance by preferably using a plurality of aspheric surfaces in one optical system.
[0033]
In the variable focal length lens system of the present invention, the number of lenses is reduced as much as possible in order to achieve miniaturization. However, for example, by using at least one lens component of three lens components constituting the third lens group as a cemented lens, higher optical performance can be realized. Further, by using at least one lens component of the lens components constituting the second lens group as a cemented lens, higher optical performance can be realized.
[0034]
In addition, the variable focal length lens system of the present invention shifts the entire lens group or a part of the lenses in the lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis. By doing so, it is possible to shift the image. Thus, the variable focal length lens system of the present invention includes a shake detection system for detecting camera shake, and a drive system for shifting the entire lens group or a part of the lenses in the lens group. By combining with a control system for controlling the drive system so as to correct the blur detected by the blur detection system, it can function as an anti-vibration optical system.
[0035]
In the variable focal length lens system of the present invention, it is suitable to suppress fluctuations in various aberrations by moving the second to fourth lens groups in the optical axis direction when focusing at a short distance. In particular, in the following embodiments, the fourth lens group is composed of a single positive lens, but is composed of a cemented lens in order to better correct for variations in off-axis aberrations that occur during focusing at close distances. It is also possible.
In the variable focal length lens system of the present invention, a low-pass filter is arranged on the image side of the lens system, and an infrared cut filter is arranged according to the frequency characteristics of the light receiving element. It is also possible.
Furthermore, the variable focal length lens system (variable magnification optical system) of the present invention can also be applied to a so-called varifocal zoom lens in which the focal length state does not continuously exist.
[0036]
【Example】
Hereinafter, zoom lenses according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In each embodiment, the aspheric shape is represented by the following aspheric expression. Y is the height from the optical axis, x is the sag amount, c is the reference curvature (paraxial curvature), κ is the conic constant, CFour, C6, C8, CTenAre the 4th, 6th, 8th and 10th order aspherical coefficients, respectively.
[0037]
[Expression 1]
x = cy2/ {1+ (1-κc2y2)1/2}
+ CFouryFour+ C6y6+ C8y8+ CTenyTen
[0038]
FIG. 1 is a diagram illustrating refractive power distribution of a variable focal length lens system according to each embodiment of the present invention, where W represents a wide-angle end state and T represents a telephoto end state.
The variable focal length lens system according to each embodiment of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, and a positive refractive power. And a fourth lens group G4 having a positive refractive power. When zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, the air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases, and the air gap between the second lens group G2 and the third lens group G3 is increased. The first lens group G1 and the third lens group G3 move toward the object side so that the air gap between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 increases and the air gap increases. At this time, the second lens group moves to the image side, or once moves to the image side and then moves to the object side. The fourth lens group is fixed, or once moved to the object side and then moved to the image side.
[0039]
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a lens configuration of the variable focal length lens system according to the first embodiment of the present invention.
In the variable focal length lens system according to the present embodiment, the first lens unit G1 is formed by joining, in order from the object side, a meniscus negative lens L11 having a convex surface toward the object side and a positive lens L12 having a convex surface toward the object side. It consists of a lens.
The second lens group G2 includes, in order from the object side, a negative lens L21 having a concave surface facing the image side, a negative lens L22 having a concave surface facing the image side, and a positive lens L23 having a convex surface facing the object side. ing.
The third lens group G3 includes, in order from the object side, a biconvex positive lens L31, a negative lens L32 having a concave surface directed to the image side, and a positive lens L33 having a convex surface directed to the image side.
The fourth lens group G4 includes a positive lens L41 having a convex surface directed toward the object side.
In the variable focal length lens system according to the present embodiment, the aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3, and moves together with the third lens group G3 when the lens position state changes.
[0040]
Table 1 below lists values of specifications of the variable focal length lens system according to the first example of the present invention.
(Overall specifications), f is focal length, FNO is F number, 2ω is angle of viewMaximum valueIndicates (unit: degree).
In (lens data), the surface indicates the order of the lens surfaces from the object side, and the interval indicates the interval of the lens surfaces. The refractive index is a value with respect to the d-line (λ = 587.6 nm). Further, a radius of curvature of 0.0000 indicates a plane, and Bf indicates a back focus.
[0041]
Here, “mm” is generally used as a unit of the focal length f, the radius of curvature, the interval, and other lengths listed in all the following specification values. However, the optical system is not limited to this because an equivalent optical performance can be obtained even when proportionally enlarged or proportionally reduced.
In the following specification values of all the examples, the same symbols as those in the present example are used.
[0042]
(Table 1)
(Overall specifications)
        Wide-angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state
f 6.39 to 14.40 to 27.16
FNO 2.88 to 4.07 to 4.57
2ω 75.21 〜 35.49 〜 19.12 °
(Lens data)
Surface Curvature radius Interval Refractive index Abbe number
  1 40.2543 0.900 1.84666 23.78
  2 26.0490 2.800 1.75500 52.32
  3 -1909.4996 (D3) 1.0
  4 37.9055 1.000 1.79450 45.40
  5 7.0398 2.450 1.0
  6 -61.1984 0.700 1.77250 49.61
  7 10.3694 1.200 1.0
  8 11.9637 1.800 1.84666 23.78
  9 134.7168 (D9) 1.0
10 0.0000 2.000 1.0 (Aperture stop)
11 5.3928 2.250 1.72916 54.66
12 -42.5477 0.800 1.0
13 -16.5589 0.650 1.80809 22.76
14 13.3606 0.450 1.0
15 -12.4508 0.900 1.79450 45.40
16 -11.0987 (D16) 1.0
17 12.3487 2.300 1.49700 81.61
18 -9944.9996 (Bf) 1.0
(Aspheric coefficient)
  The fifth lens surface, the fifteenth lens surface, and the sixteenth lens surface are aspheric surfaces, and the respective aspheric coefficients are shown below.
[Fifth side]
κ = -2.5765 CFour= + 1.1581 × 10 Three   C6= -9.5500 × 10 6
              C8= + 2.2307 × 10 8   CTen= + 4.0283 × 10 9
[15th page]
κ = 8.1170 CFour= + 7.3841 × 10 Four   C6= + 3.9143 × 10 Four
              C8= -1.0685 × 10 Five   CTen= -3.0515 × 10 8
[16th page]
κ = -9.0000 CFour= + 7.9978 × 10 Four   C6= + 4.2205 × 10 Four
              C8= -1.0964 × 10 Five   CTen= + 1.0713 × 10 6
(Variable interval data)
  The variable interval when the lens position state changes is shown below.
        Wide-angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state
f 6.3854 14.3998 27.1599
D3 0.7000 10.3807 17.4976
D9 12.6680 3.6276 0.5852
D16 6.2413 11.1178 21.0512
BF 6.0304 7.7015 6.0299
(Values for conditional expressions)
f2 = -9.6564
(1) Da / fw = 0.79
(2) Δ1 / (fw · ft)1/2= 1.48
(3) D23 / | f2 | = 0.12
(4) D1 / R1 = 0.60
      (Fw 2 / (Fw 2 + Y max 2 )) 1/2 = 0.81
[0043]
FIGS. 3A, 3B, and 3C are respectively the wide-angle end state (f = 6.39) and the intermediate focal length state (f = 14) of the variable focal length lens system according to the first embodiment of the present invention. 40) shows various aberration diagrams at the time of focusing on infinity in the telephoto end state (f = 27.16).
[0044]
In each aberration diagram, FNO indicates an F number, and A indicates a half angle of view. Y represents the image height, and the maximum value is shown in astigmatism diagrams and distortion diagrams.
In the spherical aberration diagram, FNO represents the F number value corresponding to the maximum aperture, the solid line represents spherical aberration, and the dotted line represents sine condition.
In the astigmatism diagram, the solid line indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates the meridional image plane.
The coma aberration diagrams show coma aberration at image heights Y = 0, 2.35, 3.29, 4.00, and 4.7, respectively.
In addition, in the various aberration diagrams of each example described below, the same reference numerals as those in this example are used.
[0045]
From the various aberration diagrams, it can be seen that the variable focal length lens system according to the present embodiment corrects various aberrations well and has excellent imaging performance.
[0046]
(Second embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a lens configuration of a variable focal length lens system according to the second embodiment of the present invention.
In the variable focal length lens system according to the present embodiment, the first lens unit G1 is formed by joining, in order from the object side, a meniscus negative lens L11 having a convex surface toward the object side and a positive lens L12 having a convex surface toward the object side. It consists of a lens.
The second lens group G2 includes, in order from the object side, a negative lens L21 having a concave surface facing the image side, a negative lens L22 having a concave surface facing the image side, and a positive lens L23 having a convex surface facing the object side. ing.
The third lens group G3 includes, in order from the object side, a biconvex positive lens L31, a negative lens L32 having a concave surface directed to the image side, and a positive lens L33 having a convex surface directed to the image side.
The fourth lens group G4 includes a positive lens L41 having a convex surface directed toward the object side.
In the variable focal length lens system according to the present embodiment, the aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3, and moves together with the third lens group G3 when the lens position state changes.
Table 2 below lists values of specifications of the variable focal length lens system according to the second example of the present invention.
[0047]
(Table 2)
(Overall specifications)
        Wide-angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state
f 6.70-14.60-27.13
FNO 2.88 to 3.84 to 4.78
2ω 72.72 to 35.08 to 19.27 °
(Lens data)
Surface Curvature radius Interval Refractive index Abbe number
  1 38.2542 0.900 1.84666 23.78
  2 26.4710 2.500 1.77250 49.61
  3 155.9562 (D3) 1.0
  4 36.3311 1.000 1.79450 45.40
  5 7.7749 2.650 1.0
  6 -76.4394 0.700 1.75500 52.32
  7 12.5365 1.650 1.0
  8 14.2461 1.800 1.84666 23.78
  9 101.9364 (D9) 1.0
10 0.0000 1.700 1.0 (Aperture stop)
11 5.9506 2.150 1.72916 54.66
12 -121.3146 1.000 1.0
13 -25.5408 0.650 1.80809 22.76
14 11.8809 0.500 1.0
15 -19.0549 0.900 1.69350 53.22
16 -11.2921 (D16) 1.0
17 23.5288 1.350 1.75500 52.32
18 0.0000 (Bf) 1.0
(Aspheric coefficient)
  The fifth lens surface, the fifteenth lens surface, and the sixteenth lens surface are aspheric surfaces, and the respective aspheric coefficients are shown below.
[Fifth side]
κ = -3.3630 CFour= + 1.0617 × 10 Three   C6= -1.6626 × 10 Five
              C8= + 3.2651 × 10 7   CTen= -2.2032 × 10 9
[15th page]
κ = 11.0000 CFour= -3.1648 × 10 Four   C6= + 1.0222 × 10 Four
              C8= + 1.7755 × 10 Five   CTen= -9.2894 × 10 7
[16th page]
κ = -1.4398 CFour= + 5.8112 × 10 Four   C6= + 1.2537 × 10 Four
              C8= + 1.3154 × 10 Five   CTen= -1.7033 × 10 7
(Variable interval data)
  The variable interval when the lens position state changes is shown below.
        Wide-angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state
f 6.6999 14.5999 27.1315
D3 0.7000 11.3350 21.4250
D9 16.0590 5.7222 0.9432
D16 8.0203 14.0854 20.0819
BF 6.0303 6.0303 6.0300
(Values for conditional expressions)
f2 = -11.2610
(1) Da / fw = 0.78
(2) Δ1 / (fw · ft)1/2 = 1.31
(3) D23 / | f2 | = 0.15
(4) D1 / R1 = 0.73
      (Fw 2 / (Fw 2 + Y max 2 )) 1/2 = 0.82
[0048]
FIGS. 5A, 5B, and 5C are respectively the wide-angle end state (f = 6.70) and the intermediate focal length state (f = 14) of the variable focal length lens system according to the second embodiment of the present invention. .60) and various aberration diagrams at the infinite focus in the telephoto end state (f = 27.13). From the various aberration diagrams, it can be seen that the variable focal length lens system according to the present embodiment corrects various aberrations well and has excellent imaging performance.
[0049]
(Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a lens configuration of a variable focal length lens system according to the third embodiment of the present invention.
In the variable focal length lens system according to the present embodiment, the first lens unit G1 is formed by joining, in order from the object side, a meniscus negative lens L11 having a convex surface toward the object side and a positive lens L12 having a convex surface toward the object side. It consists of a lens.
The second lens group G2 includes, in order from the object side, a negative lens L21 having a concave surface facing the image side, a negative lens L22 having a concave surface facing the image side, and a positive lens L23 having a convex surface facing the object side. ing.
The third lens group G3 includes, in order from the object side, a biconvex positive lens L31, a negative lens L32 having a concave surface directed to the image side, and a positive lens L33 having a convex surface directed to the image side.
The fourth lens group G4 includes a positive lens L41 having a convex surface directed toward the object side.
In the variable focal length lens system according to the present embodiment, the aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3, and moves together with the third lens group G3 when the lens position state changes.
Table 3 below lists values of specifications of the variable focal length lens system according to the third example of the present invention.
[0050]
(Table 3)
(Overall specifications)
        Wide-angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state
f7.20   ~15.00      ~ 27.13
FNO 2.88 to 3.60 to 4.70
2ω 68.77 to 34.24 to 19.13 °
(Lens data)
Surface Curvature radius Interval Refractive index Abbe number
  1 39.0896 0.900 1.84666 23.78
  2 26.1740 2.400 1.75500 52.32
  3 847.0754 (D3) 1.0
  4 29.8433 1.000 1.79450 45.40
  5 6.2925 2.350 1.0
  6 -26.6454 0.700 1.77250 49.61
  7 17.2580 0.750 1.0
  8 13.0478 1.700 1.84666 23.78
  9 7831.4595 (D9) 1.0
10 0.0000 1.700 1.0 (Aperture stop)
11 5.3972 2.250 1.75500 52.32
12 -53.8427 0.450 1.0
13 -42.8393 0.650 1.80809 22.76
14 8.9800 0.550 1.0
15 -17.4827 0.900 1.79450 45.40
16 -14.0668 (D16) 1.0
17 16.6627 1.700 1.60300 65.47
18 -9944.9996 (Bf) 1.0
(Aspheric coefficient)
  The fifth lens surface, the fifteenth lens surface, and the sixteenth lens surface are aspheric surfaces, and the respective aspheric coefficients are shown below.
[Fifth side]
κ = -2.1043 CFour= + 1.4570 × 10 Three   C6= -8.7419 × 10 6
              C8= + 4.6555 × 10 8   CTen= + 9.7870 × 10 9
[15th page]
κ = 4.5475 CFour= -5.7196 × 10 Four   C6= + 1.7009 × 10 Four
              C8= + 1.6752 × 10 Five   CTen= -1.2084 × 10 6
[16th page]
κ = -8.0776 CFour= + 5.4710 × 10 Four   C6= + 2.2019 × 10 Four
              C8= + 1.1611 × 10 Five   CTen= + 1.1219 × 10 7
(Variable interval data)
  The variable interval when the lens position state changes is shown below.
        Wide-angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state
f 7.2028 14.9999 27.1330
D3 0.7000 10.2814 17.8673
D9 11.8980 3.6587 0.8000
D16 7.6709 11.1235 19.7736
BF 6.0304 7.0303 6.0302
(Values for conditional expressions)
f2 = -10.1618
(1) Da / fw = 0.67
(2) Δ1 / (fw · ft)1/2= 1.30
(3) D23 / | f2 | = 0.07
(4) D1 / R1 = 0.57
      (Fw 2 / (Fw 2 + Y max 2 )) 1/2 = 0.84
[0051]
FIGS. 7A, 7B and 7C respectively show the wide-angle end state (f = 7.20) and the intermediate focal length state (f = 15) of the variable focal length lens system according to the third embodiment of the present invention. .00) and various aberration diagrams at the time of focusing on infinity in the telephoto end state (f = 27.13). From the various aberration diagrams, it can be seen that the variable focal length lens system according to the present embodiment corrects various aberrations well and has excellent imaging performance.
[0052]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a lens configuration of a variable focal length lens system according to the fourth example of the present invention.
In the variable focal length lens system according to the present embodiment, the first lens unit G1 is formed by joining, in order from the object side, a meniscus negative lens L11 having a convex surface toward the object side and a positive lens L12 having a convex surface toward the object side. It consists of a lens.
The second lens group G2 includes, in order from the object side, a negative lens L21 having a concave surface facing the image side, a negative lens L22 having a concave surface facing the image side, and a positive lens L23 having a convex surface facing the object side. ing.
The third lens group G3 includes, in order from the object side, a biconvex positive lens L31, a negative lens L32 having a concave surface directed to the image side, and a positive lens L33 having a convex surface directed to the image side.
The fourth lens group G4 includes a positive lens L41 having a convex surface directed toward the object side.
In the variable focal length lens system according to the present embodiment, the glass block B is disposed between the fourth lens group G4 and the image plane I, and the glass block B is disposed on the image plane I. The filter has a function of a filter for cutting a spatial frequency equal to or higher than the limit resolution, that is, a low-pass filter, and a cover glass for protecting the solid-state imaging device. The aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3, and moves together with the third lens group G3 when the lens position state changes.
Table 4 below provides values of specifications of the variable focal length lens system according to the fourth example of the present invention.
[0053]
(Table 4)
(Overall specifications)
        Wide-angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state
f6.45   ~15.00      ~24.30
FNO 2.88 to 3.75 to 4.50
2ω 74.84 〜 34.56 〜 21.72 °
(Lens data)
Surface Curvature radius Interval Refractive index Abbe number
  1 35.5670 0.900 1.84666 23.78
  2 25.2949 3.000 1.81600 46.63
  3 81.7907 (D3) 1.0
  4 55.7736 0.950 1.69350 53.22
  5 9.0909 4.000 1.0
  6 -17.9746 0.800 1.65160 58.54
  7 11.2326 1.650 1.0
  8 16.8117 2.600 1.80610 33.27
  9 -58.3068 (D9) 1.0
10 0.0000 0.500 1.0 (Aperture stop)
11 5.6321 2.700 1.49700 81.61
12 -25.0030 1.700 1.0
13 -10.2813 0.800 1.84666 23.83
14 -38.8327 0.650 1.0
15 -6.3119 1.150 1.58913 61.18
16 -6.0000 (D16) 1.0
17 25.0008 1.500 1.60300 65.47
18 0.0000 (D18) 1.0
19 0.0000 3.260 1.51633 64.14 (Glass block)
20 0.0000 (Bf) 1.0
(Aspheric coefficient)
  The fourth lens surface, the fifteenth lens surface, and the sixteenth lens surface are aspheric surfaces, and the respective aspheric coefficients are shown below.
[Fourth side]
κ = 11.0000 CFour= + 8.6165 × 10 Five   C6= -5.7772 × 10 7
              C8= + 4.8229 × 10 9   CTen= + 1.9002 × 10 12
[15th page]
κ = 2.5931 CFour= -4.2473 × 10 Four   C6= + 8.0084 × 10 Five
              C8= + 2.0467 × 10 Five   CTen= -5.5844 × 10 7
[16th page]
κ = 1.0000 CFour= + 2.4812 × 10 Four   C6= + 8.0084 × 10 Five
              C8= + 1.4345 × 10 Five   CTen= -3.5453 × 10 7
(Variable interval data)
  The variable interval when the lens position state changes is shown below.
        Wide-angle end state Intermediate focal length state Telephoto end state
f 6.4500 15.0000 24.2971
D3 0.7000 13.6869 20.2971
D9 21.5550 7.2060 1.9990
D16 8.5440 14.5889 19.8175
D18 1.0000 1.0000 1.0000
BF 2.4410 2.4410 2.4410
(Values for conditional expressions)
f2 =-12.086
(1) Da / fw = 1.09
(2) Δ1 / (fw · ft)1/2=0.90
(3) D23 / | f2 | =0.14
(4) D1 / R1 =1.02
      (Fw 2 / (Fw 2 + Y max 2 )) 1/2 = 0.81
[0054]
FIGS. 9A, 9B and 9C respectively show the wide-angle end state (f = 6.50) and the intermediate focal length state (f = 15) of the variable focal length lens system according to the fourth embodiment of the present invention. .00), and various aberration diagrams at the time of focusing on infinity in the telephoto end state (f = 24.30). From the various aberration diagrams, it can be seen that the variable focal length lens system according to the present embodiment corrects various aberrations well and has excellent imaging performance.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a variable focal length lens system that is miniaturized and has a high zoom ratio. Further, it is possible to realize a variable focal length lens system in which the total lens length in the wide-angle end state is relatively short and the change in the total lens length is small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing refractive power distribution of a variable focal length lens system according to each embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a lens configuration of a variable focal length lens system according to a first example of the present invention.
FIGS. 3A, 3B, and 3C are a wide-angle end state (f = 6.39) and an intermediate focal length state (f) of the variable focal length lens system according to the first embodiment of the present invention, respectively. = 14.40), and various aberration diagrams at the time of focusing on infinity in the telephoto end state (f = 27.16).
FIG. 4 is a diagram showing a lens configuration of a variable focal length lens system according to a second example of the present invention.
FIGS. 5A, 5B, and 5C are respectively a wide-angle end state (f = 6.70) and an intermediate focal length state (f) of a variable focal length lens system according to a second embodiment of the present invention; = 14.60), and various aberration diagrams at the time of focusing on infinity in the telephoto end state (f = 27.13).
FIG. 6 is a diagram showing a lens configuration of a variable focal length lens system according to a third example of the present invention.
FIGS. 7A, 7B, and 7C are a wide-angle end state (f = 7.20) and an intermediate focal length state (f) of the variable focal length lens system according to the third embodiment of the present invention, respectively. = 15.00), various aberration diagrams at the time of focusing on infinity in the telephoto end state (f = 27.13) are shown.
FIG. 8 is a diagram showing a lens configuration of a variable focal length lens system according to a fourth example of the present invention.
FIGS. 9A, 9B, and 9C are a wide-angle end state (f = 6.50) and an intermediate focal length state (f) of the variable focal length lens system according to the fourth example of the present invention, respectively. = 15.00), various aberration diagrams at the time of focusing on infinity in the telephoto end state (f = 24.30) are shown.
[Explanation of symbols]
G1 first lens group
G2 second lens group
G3 Third lens group
G4 4th lens group
S Aperture stop
I Image plane

Claims (4)

  1. 物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群とからなり、
    広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が増大するように、前記第1レンズ群が物体側へ移動し、
    前記第3レンズ群が物体側へ移動し、
    前記第2レンズ群は、物体側より順に、像側に凹面を向けた第1負レンズ成分と、像側に凹面を向けた第2負レンズ成分と、物体側に凸面を向けた正レンズ成分との3つのレンズ成分で構成されており、
    開口絞りが前記第3レンズ群の物体側に隣接して配置されており、
    前記第3レンズ群は、物体側より順に、正レンズ成分と、負レンズ成分と、正レンズ成分との3つのレンズ成分で構成されており、
    以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
    0.5<Da/fw<1.5
    1.30≦Δ1/(fw・ft)1/2<2
    0.03<D23/|f2|<0.20
    但し、
    Da:前記第3レンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上距離,
    Δ1:広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の前記第1レンズ群の移動量,
    fw:広角端状態における前記可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離,
    ft:望遠端状態における前記可変焦点距離レンズ系全体の焦点距離,
    D23:前記第2レンズ群における前記第2負レンズ成分と前記正レンズ成分との間隔,
    f2 :前記第2レンズ群の焦点距離.
    In order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens having a positive refractive power A group of
    When the lens position state changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, the distance between the first lens group and the second lens group increases, and the distance between the second lens group and the third lens group increases. The first lens group moves toward the object side so that the distance between the third lens group and the fourth lens group increases and decreases.
    The third lens group moves toward the object side;
    The second lens group includes, in order from the object side, a first negative lens component having a concave surface facing the image side, a second negative lens component having a concave surface facing the image side, and a positive lens component having a convex surface facing the object side Is composed of three lens components,
    An aperture stop is disposed adjacent to the object side of the third lens group;
    The third lens group includes three lens components in order from the object side: a positive lens component, a negative lens component, and a positive lens component;
    A variable focal length lens system satisfying the following conditional expression:
    0.5 <Da / fw <1.5
    1.30 ≦ Δ1 / (fw · ft) 1/2 <2
    0.03 <D23 / | f2 | <0.20
    However,
    Da: Distance on the optical axis from the most object side lens surface to the most image side lens surface in the third lens group,
    Δ1: A movement amount of the first lens unit when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state,
    fw: focal length of the entire variable focal length lens system in the wide-angle end state,
    ft: focal length of the entire variable focal length lens system in the telephoto end state,
    D23: an interval between the second negative lens component and the positive lens component in the second lens group,
    f2: focal length of the second lens group.
  2. 請求項1に記載の可変焦点距離レンズ系において、
    前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと正レンズとの接合レンズで構成されており、
    以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
    D1/R1<(fw/(fw+ymax ))1/2
    但し、
    D1:広角端状態における前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上距離,
    R1:前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径,
    max:最大像高.
    The variable focal length lens system according to claim 1 ,
    The first lens group includes a cemented lens of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side and a positive lens,
    A variable focal length lens system satisfying the following conditional expression:
    D1 / R1 <(fw 2 / (fw 2 + y max 2)) 1/2
    However,
    D1: Distance on the optical axis from the lens surface closest to the object side of the first lens group in the wide-angle end state to the aperture stop,
    R1: radius of curvature of the lens surface closest to the object side in the first lens group,
    y max : Maximum image height.
  3. 請求項1または請求項2に記載の可変焦点距離レンズ系において、
    前記第2レンズ群は、非球面を有することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
    The variable focal length lens system according to claim 1 or 2 ,
    The variable focal length lens system, wherein the second lens group has an aspherical surface.
  4. 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の可変焦点距離レンズ系において、
    前記第3レンズ群は、非球面を有することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
    The variable focal length lens system according to any one of claims 1 to 3 ,
    The variable focal length lens system, wherein the third lens group has an aspherical surface.
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